CN107032483A - 双生物滤料倒向折流式连续流反应器及其处理废水工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种双生物滤料倒向折流式连续流反应器及其处理废水工艺，将初沉池、反应池、二沉池及过滤池合在一起，以减小占地面积及工艺的复杂程度。多个单元格中，左端第一个和第二个、右端第一个和第二个单元格均设有滤料；右端进水口与右端第二个单元格连通；左端出水口与左端第一个单元格连通；左端进水口与左端第二个单元格连通；右端出水口与右端第一个单元格连通，且位于该单元格中的滤料的下方。前半周期最右端单元格起到了滤池作用及初沉池的作用，污水到最左端两个有滤料的单元格内进行双重过滤和沉淀，最终出水；后半周期最左端单元格起到了滤池作用及初沉池的作用，污水到最右端的两个有滤料单元格内进行双重过滤和沉淀，最终出水。

Description

双生物滤料倒向折流式连续流反应器及其处理废水工艺

技术领域

发明涉及一种双生物滤料倒向折流式连续流反应器及其处理废水工艺，用于处理电厂脱硫废水。

背景技术

在我国的一次能源消费中处于主导地位的是煤炭，占到75%左右，燃煤火力发电厂是产生的烟气是大气污染的重要来源。煤炭燃烧直接排放产生的硫氧化物 (主要是 SO₂)、氮氧化物(NO_x)可以在一定的气象条件下形成酸雨，还会产生大量的粉尘，威胁着环境空气质量和破坏经济社会的绿色可持续发展，影响居民生活水平。随着对环境保护要求的日益提高，现相关法规也要求对电厂尾气进行脱硫脱硝处理。

在目前的燃煤烟气脱硫技术中，石灰石－石膏湿法是我国大力推广的技术 (HJ/T179 －2005 火电厂烟气脱硫工程技术规范·石灰石/石灰 － 石膏法)。因为此技术适用于常见煤种，具有90%以上的效脱硫率，95%以上的系统回用率和90%以上的吸收剂利用率，此套工艺运行稳定，而且石灰石来源广泛，价格便宜。但湿法脱硫会产生脱硫废水，而脱硫废水成分复杂，主要包括悬浮固体(SS)、高浓度的亚硫酸盐(SO₃ ^2-)、硫酸盐(SO₄ ^2-)、氯化物(Cl^-)及微量的重金属离子(Hg、As、Cr、Ni、Pb 等)。而悬浮物的主要成分是SiO₂、Fe 和Al的氢氧化物、石膏颗粒等；脱硫废水中的阳离子主要是Ca²⁺、Al³⁺、Fe³⁺等离子。脱硫废水中基本不含有有机污染物，但无机污染物的农都均超高了《污水综合排放标准》(GB8978 －1996)中规定的排放指标。

因为脱硫废水的这种高盐度的特性，一般脱硫废水是不允许直接排放至市政下水道管网，而火力发电厂如今的环保要求非常高，常常要求废水实现零排放。小型火力发电厂脱硫废水回用也是个难题，一般的回用途径是作为煤棚喷洒及灰渣加湿。但因脱硫废水含盐量高，用于喷洒煤棚容易，煤炭又是进入电厂锅炉燃烧，势必将脱硫废水中的盐分又重新带入锅炉，形成烟雾蒸汽，造成对锅炉内壁的腐蚀，影响锅炉使用寿命；而国内灰渣往往是重复利用，用于制造水泥等，因此利用脱硫废水加湿会影响水泥的品质。对于大型火力发电厂，脱硫废水一般通过化学处理后蒸发结晶，通过加碱沉淀后再经过反渗透、超滤等设备，最后进行蒸发实现固液分离。此方法投资成本巨大，需要投资众多的反应装置，占地面积大；并且在后期运行中处理成本巨大，根据相关报道，每吨脱硫废水的处理成本是43.7元。因此成本成为限制蒸发结晶在实际脱硫废水工程中应用的主要因素。

活性污泥法在污水处理领域已经相当成熟，活性污泥法具有操作简单，廉价高效，后期运行成本低等特点，而限制传统活性污泥法运用到脱硫废水中最主要的障碍有以下几点：1.传统活性污泥对有毒有害废水的抗毒能力差，脱硫废水对微生物的活性有抑制作用；2.脱硫废水中含有可降解有机物少，无法培养足够浓度的活性污泥；3.活性污泥法包含的处理单元多，包括初沉池、反应池4、二沉池等，占地面积大。而利用好氧颗粒污泥技术处理脱硫废水基本无实际工程的应用。

针对以上问题，现采用好氧颗粒污泥法处理脱硫废水。首先，电厂产生的生活污水含有充足的碳源，可与脱硫废水按一定比例混合，既可以降低脱硫废水的浓度又可以减轻市政生活污水管网的负荷。而好氧颗粒污泥具有沉降性能良好、生物量大、生物活强、抗冲击负荷能力强、抗毒性能力强等优点，能适应各种水质。根据有关报道显示，一定的盐度能促进好氧颗粒污泥的形成，水中的悬浮固体(SS)可以为好氧颗粒污泥初期的形成提供载体，而水中的盐度又能为颗粒提供无机晶核。此外水中含有一定的有毒有害物质也有利于好氧颗粒污泥的形成，因为水中有毒物质，能刺激细胞分泌胞外多聚物(EPS),而胞外多聚物在好氧颗粒污泥的形成过程中起到了粘合剂的作用。因此以生活污水及脱硫废水混合后的污水作为水源是好氧颗粒污泥培养的优质水源，而形成后的好氧颗粒污泥又能有效地适应该种水质，高效地处理污水。

传统的连续流反应器，如申请号为200810062349.2的中国专利所示，是将初沉池、反应池、二沉池及过滤池分开，造成占地面积大、工艺复杂。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理的双生物滤料倒向折流式连续流反应器及其处理废水工艺，将初沉池、反应池、二沉池及过滤池合在一起，以减小占地面积及工艺的复杂程度。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种双生物滤料倒向折流式连续流反应器，包括主体、折板和滤料；主体内设有反应池；折板固定在主体内；折板为多块，依次上下交错排列，将反应池从左到右依次分隔成多个单元格；其特征在于：所述的多个单元格中，左端第一个、左端第二个、右端第一个、右端第二个单元格均设有滤料；主体上设有右端进水口、左端出水口、左端进水口和右端出水口；右端进水口与右端第二个单元格连通，且位于该单元格中的滤料的上方；左端出水口与左端第一个单元格连通，且位于该单元格中的滤料的下方；左端进水口与左端第二个单元格连通，且位于该单元格中的滤料的上方；右端出水口与右端第一个单元格连通，且位于该单元格中的滤料的下方；在左端第二个和右端第二个单元格中安装有搅拌装置；除最左端和最右端的单元格外，其余每个单元格的底部均安装有曝气装置。

本发明所述的多个单元格中，左端第一个、左端第二个、右端第一个、右端第二个单元格均为过滤沉淀区。

本发明所述的滤料为生物滤料。

本发明滤料的高度为该反应器高度的3/5。

一种双生物滤料倒向折流式连续流反应器的处理废水工艺，其特征在于：

按如下步骤进行：

（1）前半周期：右端第二个单元格中的搅拌装置开启，左端第二个单元格中的搅拌装置关闭；右端第二个单元格中的曝气装置开启，左端第二个单元格中的曝气装置关闭，其余单元格中的曝气装置开启；

脱硫废水从右端进水口进入反应池的右端第二个单元格中，然后脱硫废水通过该单元格过滤沉淀区中的滤料过滤，粒径较大的悬浮物质被截留，无需初沉池，同时进入反应池的金属离子及较小的悬浮物质成为培养好氧颗粒污泥的晶核；随着反应的进行，大量的好氧颗粒污泥被搅拌装置推送至左端第二个单元格的过滤沉淀区中，好氧颗粒污泥被该过滤沉淀区的滤料截留在该过滤沉淀区内形成堆积区；同时经过生化处理后的脱硫废水大部分重金属及有毒有害物质被滤料吸附，而剩余的重金属离子通过好氧颗粒污泥堆积区又经过一次吸附，并且通过左端第一个和左端第二个单元格过滤沉淀区中的滤料双重过滤及吸附，进一步降低水中的重金属离子与有害成分，最终从左端出水口流出反应器；

（2）后半周期：右端第二个单元格中的搅拌装置关闭，左端第二个单元格中的搅拌装置开启；右端第二个单元格中的曝气装置关闭，左端第二个单元格中的曝气装置开启，其余单元格中的曝气装置开启；

废水从左端进水口进入反应池的左端第二个单元格中，然后脱硫废水通过该单元格过滤沉淀区中的滤料过滤，粒径较大的悬浮物质被截留，部分重金属及有害成分被吸附，并且进入好氧颗粒污泥堆积区，此时好氧颗粒污泥与废水充分混合，因好氧颗粒污泥比表面积大，能吸附大量的细小悬浮物、水中的重金属及有害物质；随着反应的进行，废水与好氧颗粒污泥进一步被推向右端，经过数个单元格，最终大量的好氧颗粒污泥被沉积在右端第二个单元格的过滤沉淀区中，好氧颗粒污泥被该过滤沉淀区的滤料截留在该过滤沉淀区内；同时经过生化处理后的脱硫废水大部分重金属及有毒有害物质被滤料吸附，而剩余的重金属离子通过好氧颗粒污泥堆积区后又经过一次吸附，并且通过右端第一个和右端第二个单元格的滤料双重过滤及吸附，进一步降低水中的重金属离子与有害成分，最终从右端出水口流出反应器。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

（1）能采用生物处理的方法处理脱硫废水，大大降低了脱硫废水的处理成本。

（2）成功地实现了将初沉池、反应池、二沉池及过滤池合建，减小占地面积及工艺的复杂程度。

（3）能通过控制运行方式和利用脱硫废水中高盐度、有毒有害物质的特点，促进好氧颗粒污泥的形成，培养出具有较好适应性的好氧颗粒污泥；同时利用好氧颗粒污泥具有抗毒性好、生物活性强等特点，处理脱硫废水。

（4）改变了传统倒向折流式连续流反应器的结构，由原来的一格过滤沉淀区改为左右端各两格过滤沉淀区，并且在这两格过滤沉淀区中分别放入滤料；进水也从原来的最末端进水的方式改变为从左端第二个或右端第二个单元格进水。进水从左端第二个或右端第二个单元格进入，进行一次过滤，代替了初沉池的作用。出水端设计了两个过滤沉淀区和两个过滤区，一来是为了确保出水水质，增大生物滤料与出水的接触时间，在滤料中也能附着微生物，最终形成生物活性滤料，能进一步吸附处理水中的有毒有害物质，二来避免前一周期被截留下的悬浮物质随出水流出系统。

（5）为了更好地培养好氧颗粒污泥以实现对脱硫废水的处置，运行采用左右交替进水，可通过时控系统控制左右端交替向反应器进水或出水，因此反应时间分为前半周期和后半周期，前半周期从右往左进水，后半周期从左往右进水，而进出水的时间可以通过调整时控开关上的时间进行调节。这样的运行方式可以避免传统的连续流反应器需要回流污泥，实现污泥在反应器内自循环，同时这样的进水方式也有利于形成Feast-famine机制，有利于好氧颗粒污泥的形成。

附图说明

图1是发明的主视结构示意图，图中的处理废水工艺处于前半周期。

图2也是发明的主视结构示意图，图中的处理废水工艺处于后半周期。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对发明作进一步的详细说明，以下实施例是对发明的解释而发明并不局限于以下实施例。

参见图1和图2，本实施例包括主体3、曝气装置5、搅拌装置6、滤料7、折板8、右端进水口1、左端出水口2、左端进水口9和右端出水口10。

主体3内设有反应池4。

折板8固定在主体3内，且其两侧与主体3的内侧壁密封连接。折板8为多块，依次上下交错排列，将主体3内的反应池4从左到右依次分隔成多个单元格。每相邻两块折板8中，其中一块折板8的底部与主体3的内底壁密封连接，上部低于反应池4内反应液的工作高度，另一块折板8的底部与主体3的内底壁之间留有让反应液流通的间距，上部高于反应池4内反应液的工作高度。这种结构，增加了反应液流过的路程和停留时间，使污水充分得到分解。

多个单元格中，左端第一个、左端第二个、右端第一个、右端第二个单元格均为过滤沉淀区，其余的单元格均为反应区；在左端第二个和右端第二个单元格中安装有搅拌装置6，实现推流的作用。在每个过滤沉淀区中均设有滤料7。滤料7的高度为该反应器高度的3/5，保证有一定的沉淀高度。

发明中，左端第一个单元格为最左端的单元格，左端第二个单元格与左端第一个单元格相邻；右端第一个单元格为最右端的单元格，右端第二个单元格与右端第一个单元格相邻。

除最左端和最右端的单元格外，其余每个单元格的底部均安装有曝气装置5。工作时，过滤沉淀区的曝气装置5受时控开关控制启停，而反应区的曝气装置5一直处于启动运行状态。

主体3上设有右端进水口1、左端出水口2、左端进水口9、右端出水口10。右端进水口1与右端第二个单元格的上端连通，且位于该单元格中的滤料7的上方。左端出水口2与左端第一个单元格的下端连通，且位于该单元格中的滤料7的下方。左端进水口9与左端第二个单元格的上端连通，且位于该单元格中的滤料7的上方。右端出水口10与右端第一个单元格的下端连通，且位于该单元格中的滤料7的下方。

一种权利要求双生物滤料倒向折流式连续流反应器的处理废水工艺，运行时分为前后两个半周期，前半周期从右往左进水，进水从右端的第二格滤池开始进水，后半周期从左往右进水，，进水从左端的第二格滤池开始进水。前半周期最右端的两个有滤料7的单元格起到了滤池作用及初沉池的作用，污水进入反应池4反应，到最左端的两个有滤料的单元格内进行双重过滤和沉淀，最终从下端出水；后半周期最左端的两个有滤料的单元格起到了滤池作用及初沉池的作用，污水进入反应池4反应，到最右端的两个有滤料的单元格内进行双重过滤和沉淀，最终从下端出水。具体按如下步骤进行：

（1）前半周期：从右往左进水，右端第二个单元格中的搅拌装置6开启，左端第二个单元格中的搅拌装置6关闭；右端第二个单元格中的曝气装置5开启，左端第二个单元格中的曝气装置5关闭，其余单元格中的曝气装置5（即反应区的曝气装置5）开启；

首先脱硫废水从右端进水口1进入反应池4的右端第二个单元格中，然后脱硫废水通过该单元格过滤沉淀区中的滤料7过滤，粒径较大的悬浮物质被截留，无需初沉池，同时进入反应池4的金属离子及较小的悬浮物质可成为培养好氧颗粒污泥11的晶核；随着反应的进行，大量的好氧颗粒污泥11被搅拌装置6推送至左端第二个单元格的过滤沉淀区中，由于该过滤沉淀区设置了滤料7，好氧颗粒污泥11被该过滤沉淀区的滤料7截留在该过滤沉淀区内形成堆积区；同时经过生化处理后的脱硫废水大部分重金属及有毒有害物质被滤料吸附，而剩余的重金属离子，通过高密度的好氧颗粒污泥11堆积区，又经过一次吸附，并且通过左端第一个和左端第二个单元格过滤沉淀区中的滤料7双重过滤及吸附，进一步降低水中的重金属离子与有害成分；最终出水从左端出水口2流出反应器。

（2）后半周期：从左往右进水，右端第二个单元格中的搅拌装置6关闭，左端第二个单元格中的搅拌装置6开启；右端第二个单元格中的曝气装置5关闭，左端第二个单元格中的曝气装置5开启，其余单元格中的曝气装置5（即反应区的曝气装置5）开启；

废水从左端进水口9进入反应池4的左端第二个单元格中，然后脱硫废水通过该单元格过滤沉淀区中的滤料7过滤，粒径较大的悬浮物质被截留，部分重金属及有害成分被吸附，并且进入前半周期形成的好氧颗粒污泥11的堆积区中，此时由于左端第二个单元格中的过滤沉淀区中积累了高密度的好氧颗粒污泥11，此时好氧颗粒污泥11与废水充分混合，因好氧颗粒污泥11比表面积大，能吸附大量的细小悬浮物、水中的重金属及有害物质；随着反应的进行，在搅拌装置6的作用下，废水与好氧颗粒污泥11进一步被推向右端，经过数个单元格，最终大量的好氧颗粒污泥11被沉积在右端第二个单元格的过滤沉淀区中，但在该过滤沉淀区设置了滤料7，好氧颗粒污泥11被该过滤沉淀区的滤料7截留在该过滤沉淀区内；同时经过生化处理后的脱硫废水大部分重金属及有毒有害物质被生物吸附，而剩余的重金属离子，通过高密度的好氧颗粒污泥11堆积区，又经过一次吸附，并且通过右端第一个和右端第二个单元格的滤料7双重过滤及吸附，进一步降低水中的重金属离子与有害成分，最终出水由右端出水口10流出反应器。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对发明结构所作的举例说明；而且，发明各部分所取的名称也可以不同，凡依发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于发明专利的保护范围内。

Claims (5)

1.一种双生物滤料倒向折流式连续流反应器，包括主体、折板和滤料；主体内设有反应池；折板固定在主体内；折板为多块，依次上下交错排列，将反应池从左到右依次分隔成多个单元格；其特征在于：所述的多个单元格中，左端第一个、左端第二个、右端第一个、右端第二个单元格均设有滤料；主体上设有右端进水口、左端出水口、左端进水口和右端出水口；右端进水口与右端第二个单元格连通，且位于该单元格中的滤料的上方；左端出水口与左端第一个单元格连通，且位于该单元格中的滤料的下方；左端进水口与左端第二个单元格连通，且位于该单元格中的滤料的上方；右端出水口与右端第一个单元格连通，且位于该单元格中的滤料的下方；在左端第二个和右端第二个单元格中安装有搅拌装置；除最左端和最右端的单元格外，其余每个单元格的底部均安装有曝气装置。

2.根据权利要求1所述的双生物滤料倒向折流式连续流反应器，其特征在于：所述的多个单元格中，左端第一个、左端第二个、右端第一个、右端第二个单元格均为过滤沉淀区。

3.根据权利要求1所述的双生物滤料倒向折流式连续流反应器，其特征在于：所述的滤料为生物滤料。

4.根据权利要求1所述的双生物滤料倒向折流式连续流反应器，其特征在于：滤料的高度为该反应器高度的3/5。

5.一种权利要求1～4任一权利要求所述的双生物滤料倒向折流式连续流反应器的处理废水工艺，其特征在于：

按如下步骤进行：

（1）前半周期：右端第二个单元格中的搅拌装置开启，左端第二个单元格中的搅拌装置关闭；右端第二个单元格中的曝气装置开启，左端第二个单元格中的曝气装置关闭，其余单元格中的曝气装置开启；

脱硫废水从右端进水口进入反应池的右端第二个单元格中，然后脱硫废水通过该单元格过滤沉淀区中的滤料过滤，粒径较大的悬浮物质被截留，无需初沉池，同时进入反应池的金属离子及较小的悬浮物质成为培养好氧颗粒污泥的晶核；随着反应的进行，大量的好氧颗粒污泥被搅拌装置推送至左端第二个单元格的过滤沉淀区中，好氧颗粒污泥被该过滤沉淀区的滤料截留在该过滤沉淀区内形成堆积区；同时经过生化处理后的脱硫废水大部分重金属及有毒有害物质被滤料吸附，而剩余的重金属离子通过好氧颗粒污泥堆积区又经过一次吸附，并且通过左端第一个和左端第二个单元格过滤沉淀区中的滤料双重过滤及吸附，进一步降低水中的重金属离子与有害成分，最终从左端出水口流出反应器；

（2）后半周期：右端第二个单元格中的搅拌装置关闭，左端第二个单元格中的搅拌装置开启；右端第二个单元格中的曝气装置关闭，左端第二个单元格中的曝气装置开启，其余单元格中的曝气装置开启；

废水从左端进水口进入反应池的左端第二个单元格中，然后脱硫废水通过该单元格过滤沉淀区中的滤料过滤，粒径较大的悬浮物质被截留，部分重金属及有害成分被吸附，并且进入好氧颗粒污泥堆积区，此时好氧颗粒污泥与废水充分混合，因好氧颗粒污泥比表面积大，能吸附大量的细小悬浮物、水中的重金属及有害物质；随着反应的进行，废水与好氧颗粒污泥进一步被推向右端，经过数个单元格，最终大量的好氧颗粒污泥被沉积在右端第二个单元格的过滤沉淀区中，好氧颗粒污泥被该过滤沉淀区的滤料截留在该过滤沉淀区内；同时经过生化处理后的脱硫废水大部分重金属及有毒有害物质被滤料吸附，而剩余的重金属离子通过好氧颗粒污泥堆积区后又经过一次吸附，并且通过右端第一个和右端第二个单元格的滤料双重过滤及吸附，进一步降低水中的重金属离子与有害成分，最终从右端出水口流出反应器。